混凝土基本原理—第五章

思考题

5.１ 轴心受压普通箍筋短柱和长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数ϕ是如何确定的？

答:轴心受压普通箍筋短柱在临近破坏荷载时，柱子四周出现明显的纵向裂缝,箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出,混凝土被压碎,柱子即告破坏;轴心受压普通箍筋长柱在破坏时,首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出，凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝,侧向挠度急剧增大，柱子破坏。

稳定系数主要与构件的长细比有关： 当0/l b =8~3４时：01.1770.02/l b ϕ=- 当0/l b =35~50时：00.870.012/l b ϕ=-

对于长细比0/l b 较大的构件,考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用对构件承载力的不利影响较大，ϕ的取值比按经验公式得到的ϕ值还要降低一些,以保证安全;对于长细比0/l b 小于２0的构件，考虑过去的使用经验，ϕ的取值略微太高一些。

５.2 轴心受压普通箍筋柱与螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算有何不同？

答:轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算公式:

''0.9()u c y s N f A f A ϕ=+ (1）

轴心受压螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算公式:

''00.9(2)u c cor y ss y s N f A f A f A α=++ (2）

对比可知：①普通箍筋柱中考虑了稳定系数,而螺旋箍筋柱中没有考虑,主要是因为螺旋箍筋柱中要求构件0/l b 必须不大于12，此时构件长细比对构件影响较小,可以不考虑其影响；②混凝土项截面面积螺旋箍筋柱取的是核心区混凝土截面面积,没有考虑保护层混凝土的贡献，主要是考虑到螺旋箍筋柱承载力较大,保护层在达到极限承载力之前就可能开裂剥落,同时为了保证混凝土保护层对抵抗剥落有足够的安全,要求按(2）计算的构件承载力不大于（1)的50%;③螺旋箍筋柱承载力计算公式中考虑了间接钢筋对混凝土约束的折减系数，主要是考虑高强混凝土的变形能力不如普通混凝土，而螺旋箍筋柱属于间接约束,需要通过混凝土自身的变形使箍筋产生对混凝土的侧向约束;④公式(２）要求计算出来的承载力不应低于（1)，否则应按(1）计算。

５.3 受压构件的纵向钢筋与箍筋有哪些主要的构造要求?

答:纵筋:柱中纵筋的直径不宜小于12ｍm ，全部纵向钢筋的配筋率不宜大于５%,全部纵向钢筋的配筋率对于HRB5０0钢筋不应小于0.5%,对于HRB ４00钢筋不应小于0.55%，对于HPB300和H ＲB ３3５钢筋不应小于0.6%,且一侧纵向钢筋配筋率不应小于０.2％；轴心受压构件纵向受力钢筋应沿截面的四周均匀放置,方柱中钢筋根数不得少于四根,圆柱不宜少于８根，不应少于6根；偏心受压构件,当截面高度ｈ≥600ｍm 时,在侧面应设置直径为不小于10ｍm 的纵向构造钢筋,并相应地设置附加箍筋或拉筋；纵筋间距不应小于5０mm ，不大于３０0mm ；对于直径大于２５ｍｍ的受拉钢筋和直径大于28mm 的受压钢筋，或者轴拉和小偏心受拉构件,不得采用绑扎搭接接头。

箍筋:受压构件中箍筋应做成封闭式,其间距在绑扎骨架中不应大于１5d(ｄ为纵筋的最小直径),且不应大于４０0m ｍ和截面的短边尺寸;箍筋直径不应小于d ／４（ｄ为纵筋最大直径）,且不应小于6mm ；当纵筋配筋率大于３％时,箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于1０d ，且不大于2０0mm ，箍筋末端应做成1３5°弯钩且弯钩平直段长度不应小于１0d;在纵筋搭接长度范围内，箍筋的直径不宜小于搭接钢筋直径的0．25倍,其箍筋间距不应大于5d,且不应大于100mm ，当搭接受压钢筋直径大于２５mm 时,应在搭接接头两个端面外1０0mm 范围内各设置两道箍筋。

5．4 简述偏心受压短柱的破坏形态,偏心受压构件如何分类？

答：偏心受压短柱的破坏形态分为受拉破坏(大偏压破坏)和受压破坏（小偏压破坏）;受拉破坏时，受拉钢筋应力首先达到屈服强度,然后受压区边缘混凝土达到其极限压应变而被压碎，属于延性破坏;受压破坏时，离轴力较近一侧混凝土首先达到混凝土极限压应变，同侧的受压钢筋也受压屈服，而离轴力较远一侧的钢筋可能受压也可能受拉，但都不屈服（除非轴力很大,且偏心距很小时才可能屈服）；

偏心受压构件按受压区高度分为大、小偏心受压，当b ξξ≤时，为大偏压，当b ξξ>时，为小偏压。

5.5 长柱的正截面受压破坏与短柱的破坏有何异同？什么是偏心受压构件的P-δ二阶效应?

答:短柱正截面破坏为材料破坏，因其纵向弯曲小，常可忽略附加弯矩的影响，

即随着N 的增加，M/N 为常数,所以其变化轨迹是直线;而长柱的正截面破坏分为材料破坏和失稳破坏,长柱发生材料破坏时，虽然正截面能达到其强度，但是因其纵向弯曲较大,不可忽略，会产生较大的附加弯矩,在加载过程中,偏心距随纵向力加大而不断非线性增长的,即Ｍ/N 为变数,所以其轨迹线为曲线;长柱发生失稳破坏时，正截面将不能达到其强度，主要是因为纵向弯曲过大,轴向力的微小增量就将引起不收敛的附加弯矩，最终由于刚度不足,导致过大变形而破坏。 轴向力对偏心受压构件的挠曲产生的附加弯矩和附加曲率的荷载效应成为偏心受压构件的P-δ二阶效应。

5.6 什么情况下要考虑P-δ效应?

答：当不满足下列三个条件中的任何一个就需考虑Ｐ-δ效应：

①M 1/M 2≤０.9 ②轴压比Ｎ/(f c A ）≤0.9 ③l c ／i ≤34-1２（Ｍ1/Ｍ2）

其中,绝对值较小端为Ｍ1,绝对值较大端为M 2。

5.７ 怎样区分大、小偏心受压破坏的界限？

答：大、小偏心受压破坏的界限就是受拉钢筋达到屈服的同时,受压区边缘混凝土达到极限压应变而被压碎破坏，当b ξξ≤时，为大偏压,当b ξξ>时，为小偏压。

５.8 矩形截面非对称配筋大偏心受压构件正截面受压承载力的计算简图是怎

样的?

答：如图所示:

５.9 矩形截面非对称配筋小偏心受压构件正截面受压承载力如何计算？

答：根据力与力矩平衡条件有：

''

1u c y s s s N f bx f A A ασ=+-

'''

100(0.5)()u c y s s N e f bx h x f A h a α=-+-

11()/()s y b f σξβξβ=--

其中'

y s y f f σ-≤≤

u N -受压承载力设计值;

'e e -、分别为轴向力作用点至受拉钢筋合力点s A 和受压钢筋合力点'

s A 之间

的距离;

b ξξ-、分别为相对受压区高度和相对界限受压区高度；

x -混凝土受压区高度。